Ambiente

MALATTIA

Patogeno Ospite

Germi

Periodo incubazione Inf. inapparente (sub. clinica) Inf. latente Inf. persistente Portatore

commensali

patogenicità Virulenza, patogeni

opportunisti

Dlso DLso

P S

A M

Infezione

Malattia

Inf.locale Inf.sistemica Batteriemia Setticemia

Malattia x

infettiva contagiosa

invasione dei tessuti postulati di Koch

produzione di tossine

Tossicità Invasione

Meccanismi di patogenicità dei batteri

Colonizzazione

Fattori di patogenicità

- Utilizzo del Fe (siderofori) - Adesione (adesine)

- capsula - glicocalice

- fimbrie - pili (K 99 à F 5, K 88 à F 4)

- lanugine - Diffusione - Rapporti con la fagocitosi difensiva - extracellulare capsula (Bac.anthracis, Staph.aureus, Salmonella typhi) leucocidina coagulasi - intracellulari (Mycobact.tubercolosis, Brucella abortus) - Tossine..

Siderofori Agenti a basso PM in grado di chelare il Fe - catecolati - idrossammati - poliidrocarbossilati - a-chetoacidi - a-idrossiacidi Ferro intracellulare - ferritina - emosiderina - emoproteine Ferro extracellulare - lattoferrina (secrezioni esocrine) - transferrina (plasma)

Siderofori Agenti a basso peso molecolare in grado di chelare il ferro - catecolati - idrossammati - poliidrocarbossilati - a-chetoacidi - a-idrossiacidi Rilascio del sideroforo lattoferrina Fe+++ transferrina Fe++ Batterio Cellula ospite

Ferritina Emossiderina Emoproteine

Fe++

Fe++ 〈

〈

Cellule mucosali Cellule mucosali

Protezione Patogeni Malattia

Barriera fisica

Barriera chimica

Stimolazione immunitaria

Flora normale

LUME INTESTINALE

Inoculo abbondante

Antimicrobici

Fattori dell’ospite (peristalsi ridotta,

immunosoppressione)

Distruzione fisica (irragiamento, prodotti chimici,

ferite)

Capsula Strato extracellulare ben definito e polimerico di natura polisaccaridica (B. anthracis, polipeptidica) - Se lo strato è lasso e fibrillare à glicocalice - Invasività dei patogeni - Protezione dalla fagocitosi - Adesività dei batteri

Pili (fimbrie) Appendici proteiche di diversi Gram- - Pili ordinari - Sex pili Responsabili di patogenicità e virulenza di alcuni batteri

Fattori di invasione batterica Enzima Azione Batterio Jaluronidasi Degradazione Streptococcus pyogenes di ac.jaluronico Staphylococcus spp. Clostridium spp. Collagenasi Degradazione Clostridium perfringens del collagene Fibrinolisina Dissoluzione Streptococcus pyogenes (chinasi) dei coaguli di Staphylococcus spp. fibrina Neuraminidasi Degradazione Vibrio cholerae dell’ac. neuroaminico Shigella dysenteriae

Fattori di invasione batterica Enzima Azione Batterio Fosfolipasi Idrolisi fosfolipidi Clostridium perfringens Lecitinasi Distruzione lecitine Clostridium perfringens Emolisine Fosfolipasi, lecitinasi, Streptococcus spp. proteine formanti canalicoli Staphylococcus spp. Clostridium spp. Coagulasi Conversione fibrinogeno-fibrina Staphylococcus spp. Enzimi proteasi, lipasi Batteri digestivi glicoidrolasi, nucleasi extracellulari

Rapporti con la fagocitosi Enzima Azione Batterio Coagulasi Coagulazione Staphylococcus aureus Fosfolipasi Lisi delle cellule ematiche Staphylococcus aureus Leucocidina Distruzione dei leucociti Staphylococcus aureus

Intracellulari facoltativi - Salmonella spp - Shigella spp. - Legionella pneumophila - E.coli invasivi - Neisseria spp. - Mycobacterium spp. - Listeria monocytogenes - Bordetella pertussis Intracellulari obbligati - Rickettsia spp. - Coxiella burnetii - Chlamydia spp. Soprattutto extracellulari - Pseudomonas aeuroginosa - E.coli ETEC - Vibrio cholerae - Staphylococcus aureus - Streptococcus pyogenes - Haemophilus influenzae - Bacillus anthracis

Cel

lula

os

pite

Meccanismi di elusione alla fagocitosi da parte dei batteri 1) Inibizione chemiotassi 2) Capsula 3) Inibizione fusione fago-lisosoma 4) Catalasi 5) Struttura resistente 6) Inibizione azione IFNg 7) Inibizione presentazione Ag 8) Fuga nel citoplasma

C 16

IFNγ

1 X

2

X 3 4 5

6

8

X 7

Pathogen Disease Brucella abortus Brucellosis (ondulant fever)

Chlamydia trachomatis Lymphogranuloma venerium

Francisella tularensis Tularemia

Listeria monocytogenes Listeriosis

Mycobacterium leprae Leprosy

Mycobacterium bovis and M. tubercolosis

Tubercolosis

Nocardia asteroides Nocardiosis

Salmonella typhi Typhoid fever

Yersinia pestis Bubonic plague

Some pathogens that survive within host phagocytes

Caratteristiche Esotossine Endotossine Origine Specie Gram-positive e

Gram-negative Solo specie Gram-negative

Localizzazione nel batterio Sintesi nel citoplasma e rilascio extracellulare

Componenti della parete cellulare

Natura chimica Proteine Lipopolisaccaridi contenenti lipide A

Capacità a formare tossoidi Presente Assente

Stabilità In genere termolabili a 60-100 °C per 30 minuti

Termostabili

Attività Effetto distintivo per ciascuna tossina

Effetto comune per tutte: febbre e danni al sistema

circolatorio

Quantità necessaria per l’effetto

Minima Maggiore

Principali caratteristiche delle tossine batteriche

Principali enzimi extracellulari implicati nella virulenza batterica

Enzima Azione Microrganismo Jaluronidasi Degradazione dell’acido jaluronico

(fattore di diffusione) Streptococcus pyogenes

Coagulasi Coagulazione del sangue: la fibrina isola i batteri proteggendoli

Staphylococccus aureus

Fosfolipasi Lisi delle cellule del sangue (resistenza alle difese dell’ospite)

Staphylococccus aureus

Lecitinasi Distruzione delle membrane cellulari dei globuli rossi e di altre cellule dei tessuti

(fattore di diffusione)

Clostridium perfrigens

Collagenasi Degradazione del collagene del tessuto connettivo

(fattore di diffusione)

Clostridium perfrigens

Fibrinolisina (chinasi)

Dissoluzione dei coaguli di fibrina (fattore di diffusione)

Streptococcus pyogenes

Leucocidina Distruzione dei leucociti fagocitari (resistenza alle difese dell’ospite)

Staphylococccus aureus

Attività biologiche del lipide A dell’endotossina Pirogenicità Leucopenia, leucocitosi Attivazione del complemento Abbassamento della pressione sanguigna Attivazione delle piastrine Induzione dell’attivatore del plasminogeno Necrosi del midollo osseo Ipotermia nel topo Tossicità letale nel topo Induzione della sintesi di prostaglandine Gelificazione del lisato di Limulus - Induzione di resistenza non-specifica a infezioni - Induzione di tolleranza all’endotossina - Attività mitogena per linfociti - Attivazione dei macrofagi - Induzione alla sintesi di interferone - Induzione alla sintesi di TNF

MICRORGANISMO MALATTIA TOSSINA AZIONE SINTOMI

Bacillus anthracis Carbonchio ematico Complesso di tossine

Agenti chelanti, aumento permeabilità vascolare

Edema ed emorragie

Bordetella pertussis Pertosse (tosse convulsa) Tossina unica Danno epitelio ciliato dell’apparato respiratorio

Tosse ad accessi

Clostridium botulinum Botulismo Otto neurotossine tipo-specifiche

Blocco secrezione acetilcolina

Paralisi flaccida

Clostridium tetani Tetano Tetanospasmina Blocco attività neuroni inibitori

Paralisi spastica

Clostridium perfrigens Gangrena gassosa Intossicazione alimentare

Alpha-tossina Enterotossina

Lecitinasi Attivazione adenil-ciclasi e aumento di c-AMP

Necrosi tessuti Vomito e diarrea

Corynebacterium diphteriae

Difterite Tossina unica Inibizione sintesi proteica cellulare

Necrosi cellule con danni cardiaci, nervosi ed epatici

Escherichia coli

Gastroenterite Enterotossina Attivazione adenil-ciclasi e aumento di c-AMP

Diarrea

Shigella dysenteriae

Dissenteria Enterotossina e Neurotossina

Attivazione adenil-ciclasi Danno endotelio vascolare (cervello)

Diarrea e disturbi neurologici

Staphylococcus aureus

Sindrome della pelle ustionata Sindrome da shock tossico Intossicazione alimentare

Tossina esfoliativa ?????? Enterotossina

Danno cellule epiteliali Azione sul centro nervoso del vomito

Esfoliazione bollosa della cute. Eruzioni cutanee, febbre, vomito e diarrea.

Streptococcus pyogenes

Scarlattina Tossina eritrogenica, Streptolisina, Leucocidina, Streptochinasi

Vasodilatazione Lisi macrofagi e emazie Lisi della fibrina

Eruzioni cutanee tipiche Fagocitolisi, emolisi, diffusione tessutale dei batteri

Vibrio cholerae

Colera Enterotossina Adesione recettori per i gangliosidi sulle cellule epiteliali. Attivazione adenil-ciclasi e aumento di c-AMP

Perdita acqua ed elettroliti, blocco riassorbimento di sodio, diarrea grave